(57)【要約】【課題】ランダムアクセス型の通信環境において、各パケットに対して生じる遅延を改善して通信を行う送信機および送信制御方法を提供する。【解決手段】送信機に、受信信号に基づいて、割り当てられた周波数帯域の使用状況を検出する周波数使用状況検出手段と、前記検出結果に基づいて、パイロットシンボルの配置を決定するシンボル配置決定手段と、前記決定されたパイロットシンボル配置にしたがって、パイロットシンボルを配置するシンボル配置手段とを備えることにより達成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号に基づいて、割り当てられた周波数帯域の使用状況を検出する周波数使用状況検出手段；
前記検出結果に基づいて、パイロットシンボルの配置を決定するシンボル配置決定手段；
前記決定されたパイロットシンボルの配置にしたがって、パイロットシンボルを配置するシンボル配置手段；
を備えることを特徴とする送信機。
【請求項２】
請求項１に記載の送信機において：
前記受信信号に基づいて、同期タイミングを検出する同期タイミング検出手段；
を備え、
前記周波数使用状況検出手段は、前記同期タイミングに基づいて、割り当てられた周波数帯域の使用状況を検出することを特徴とする送信機。
【請求項３】
請求項２に記載の送信機において：
前記同期タイミング検出手段は、他の通信グループに属する送信機から信号を受信した場合、受信電力の大きい通信グループに属する送信機に対する同期信号を検出することを特徴とする送信機。
【請求項４】
請求項２に記載の送信機において：
前記同期タイミング検出手段は、他の通信グループに属する送信機から信号を受信した場合、同時に使用するユーザ数の少ない通信グループに属する送信機に対する同期信号を検出することを特徴とする送信機。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の送信機において：
前記同期タイミングに基づいて、予め規定されたフレーム数送信する毎に、所定の区間未送信となるように送信タイミングを制御する送信タイミング制御手段；
を備えることを特徴とする送信機。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の送信機において：
前記シンボル配置決定手段は、パイロットシンボルを、規定されたサブキャリア間隔で配置することを特徴とする送信機。
【請求項７】
請求項６に記載の送信機において：
前記シンボル配置決定手段は、所定のタイミングで、前記サブキャリア間隔を同時使用ユーザ数に少なくとも１を加えた数に変更することを特徴とする送信機。
【請求項８】
請求項７に記載の送信機において：
前記シンボル配置決定手段は、前記サブキャリア間隔を、他の送信機が通信を開始してから所定フレーム後に変更することを特徴とする送信機。
【請求項９】
請求項７に記載の送信機において：
前記シンボル配置決定手段は、他の送信機との間で決定された、サブキャリア間隔を変更するタイミングで、前記サブキャリア間隔を変更することを特徴とする送信機。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１項に記載の送信機において：
前記シンボル配置決定手段は、前記サブキャリア間隔を、空間多重数に１を加えた数よりも大きく、かつ２ｎ（ｎは、自然数）となる数に変更することを特徴とする送信機。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか１項に記載の送信機において：
前記シンボル配置決定手段は、未使用サブキャリアの位置が、使用しているサブキャリアの位置よりも低い周波数帯である場合、パイロットシンボルの位置を少なくとも１サブキャリア低い周波数帯に変更することを特徴とする送信機。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の送信機において：
前記周波数使用状況検出手段は、前記受信信号に基づいて、干渉信号電力および空間多重数のうち、少なくとも一方を周波数帯域の使用状況として検出することを特徴とする送信機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の送信機において：
前記周波数帯域の使用状況に基づいて、割り当てられた周波数帯域を分割した複数のサブキャリアブロックから、使用するサブキャリアブロックを選択するサブキャリアブロック決定手段；
を備え、
前記シンボル配置決定手段は、選択されたサブキャリアブロックに対してパイロットシンボルの配置を決定することを特徴とする送信機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の送信機において：
前記サブキャリアブロック決定手段は、予め規定されたサブキャリアブロックから、使用するサブキャリアブロックを選択することを特徴とする送信機。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の送信機において：
前記サブキャリアブロック決定手段は、未使用サブキャリアブロックのサイズが最大となるようにサブキャリアブロックを選択することを特徴とする送信機。
【請求項１６】
請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の送信機において：
前記サブキャリアブロック決定手段は、使用するサブキャリアブロックにおける空間多重数が、前記使用するサブキャリアブロックより下位のサブキャリアブロックにおける空間多重数とは異なる場合、前記使用するサブキャリアブロックのサイズを減少させることを特徴とする送信機。
【請求項１７】
請求項１６に記載の送信機において：
前記サブキャリアブロック決定手段は、最も低い周波数のサブキャリアの位置より高い周波数帯のサブキャリアを使用中であると判断した場合、高い周波数のサブキャリアブロックを使用するように決定することを特徴とする送信機。
【請求項１８】
請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の送信機において：
前記シンボル配置決定手段は、使用するサブキャリアブロックのサイズに応じて、１または複数の送信機に対応する数のパイロットシンボルを配置するように決定することを特徴とする送信機。
【請求項１９】
請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の送信機において：
前記シンボル配置決定手段は、使用する少なくとも一部のサブキャリアブロックにおける空間多重数が予め規定された値以上となった場合、該当するサブキャリアブロック及び他のサブキャリアを使用する少なくとも１つの送信機が使用を中止することを特徴とする送信機。
【請求項２０】
請求項１９に記載の送信機において：
前記シンボル配置決定手段は、使用するサブキャリアの数およびパイロットシンボルが配置された周波数のうち少なくとも一方に基づいて、少なくとも１つの送信機が使用を中止することを特徴とする送信機。
【請求項２１】
請求項１３ないし２０のいずれか１項に記載の送信機において：
前記周波数使用状況検出手段は、使用するサブキャリアブロックに隣接するサブキャリアブロックにおける周波数帯域の使用状況を検出し、
前記サブキャリアブロック決定手段は、前記隣接するサブキャリアブロックにおける周波数帯域の使用状況に基づいて、前記隣接するサブキャリアブロックを選択することを特徴とする送信機。
【請求項２２】
請求項２１に記載の送信機において：
前記サブキャリアブロック決定手段は、使用するサブキャリアブロックにおける空きサブキャリアの間隔と、前記隣接するサブキャリアブロックにおける空きサブキャリアの間隔が２以上異なり、かつ隣接サブキャリアブロックにおける空きサブキャリアの位置が、利用しているサブキャリアブロックにおけるパイロット信号が配置された位置に対応する場合、隣接サブキャリアブロックを選択することを特徴とする送信機。
【請求項２３】
請求項２１に記載の送信機において：
前記サブキャリアブロック決定手段は、前記使用するサブキャリアと前記隣接するサブキャリアとを使用して通信を行った場合のスループットを推定し、前記使用するサブキャリアを使用して通信を行った場合のスループットとの比較結果に基づいて、前記隣接サブキャリアブロックを選択することを特徴とする送信機。
【請求項２４】
請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の送信機において：
前記シンボル配置手段は、観測される干渉電力がＮｉｎｔｆフレーム連続で規定の閾値を超えた場合およびはＮｆｅｒｒフレーム連続で誤りが検出された場合のうち少なくとも一方に基づいて、パイロットシンボルの配置を停止することを特徴とする送信機。
【請求項２５】
自送信機の周辺で通信を行っている送信機からの信号を受信するステップ；
前記受信信号に基づいて、割り当てられた周波数帯域の使用状況を検出するステップ；
前記検出結果に基づいて、パイロットシンボルの配置を決定するステップ；
前記決定されたパイロットシンボル配置にしたがって、パイロットシンボルを配置するステップ；
を有することを特徴とする送信制御方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の送信制御方法において：
前記受信信号に基づいて、同期タイミングを検出するステップ；
を有し、
前記検出するステップは、前記同期タイミングに基づいて、割り当てられた周波数帯域の使用状況を検出するステップを有することを特徴とする送信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信システムに関し、特にランダムアクセス型の通信環境において通信を行う送信機および送信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある周波数帯域を複数の送受信機が共有して通信を行う方法として、無線ＬＡＮで用いられるＣＳＭＡ／ＣＡ方式がある。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、データの送信を行う前に、他のユーザが通信を行っていないかを干渉を測定することにより検出し、他のユーザが通信を行っていない場合は送信を開始する。そして、パケットの衝突を検出した場合には、ランダムに決定される時間間隔を経てから通信を開始する。
【０００３】
ＣＳＭＡ／ＣＡ方式における送受信機について、図１を参照して説明する。
【０００４】
この送受信機１は、受信アンテナと、受信アンテナと接続されたデータ信号検出部２および受信電力測定部４と、送信アンテナと、送信アンテナおよび受信電力測定部４と接続された送信可否制御部６と、送信可否制御部６と接続された多重部８と、多重部８と接続されたデータシンボル生成部１０およびパイロットシンボル生成部１２とを備える。また、データ信号検出部２は受信情報ビットを出力し、送信用情報ビットはデータシンボル生成部１０に入力される。
【０００５】
データ信号検出部２は、受信アンテナにより受信されたデータ信号を検出し、受信情報ビットを出力する。また、受信電力測定部４は、受信電力を測定し、その結果を送信可否制御部６に入力する。
【０００６】
一方、データシンボル生成部１０は、入力された送信用情報ビットに基づいて、データシンボルを生成し、生成したデータシンボルを多重部８に入力する。多重部８は、入力されたデータシンボルと、パイロットシンボル生成部１２において生成されたパイロットシンボルとを多重し、送信可否制御部６に入力する。送信可否制御部６は、入力された受信電力に基づいて、他のユーザが通信を行っているか否かを判断する。送信可否判断部６は、他のユーザが通信を行っていないと判断した場合、入力された多重化されたデータシンボルとパイロットシンボルとを多重した信号を、送信アンテナを介して送信する。一方、送信可否判断部６は、他のユーザが通信を行っていると判断した場合、所定の時間間隔を経てから同様の処理を行う。
【非特許文献１】”DFT-based Channel Estimation in 2D-Pilot-Symbol-Aided OFDM Wireless Systems”, M. Julia Fernandez-Getino Gracia, et. al, Proc. of IEEE VTC 2001. pp. 810-814, 2001
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
【０００８】
無線ＬＡＮで使用されるＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、あるユーザが使用している間は、他のユーザが通信を行うことができない。したがって、リアルタイム通信やストリーム伝送を行う際に非常に大きな遅延を生じる問題がある。
【０００９】
また、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、同時使用ユーザ数が多い場合に、特定のユーザが長時間通信不可能になる状況を生じる問題があり，過度に干渉量を制限することによりシステム全体の通信容量を制限する可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、ランダムアクセス型の通信環境において、各パケットに対して生じる遅延を改善して通信を行う送信機および送信制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の送信機は、受信信号に基づいて、割り当てられた周波数帯域の使用状況を検出する周波数使用状況検出手段と、前記検出結果に基づいて、パイロットシンボルの配置を決定するシンボル配置決定手段と、前記決定されたパイロットシンボルの配置にしたがって、パイロットシンボルを配置するシンボル配置手段とを備えることを特徴の１つとする。
【００１２】
このように構成することにより、ランダムアクセス型の通信環境において、既に通信中のユーザが存在する状況で、通信を開始することができる。
【００１３】
また、本発明の送信制御方法は、自送信機の周辺で通信を行っている送信機からの信号を受信するステップと、前記受信信号に基づいて、割り当てられた周波数帯域の使用状況を検出するステップと、前記検出結果に基づいて、パイロットシンボルの配置を決定するステップと、前記決定されたパイロットシンボル配置にしたがって、パイロットシンボルを配置するステップとを有することを特徴の１つとする。
【００１４】
このようにすることにより、ランダムアクセス型の通信環境において、既に通信中のユーザが存在する状況で、通信を開始することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施例によれば、ランダムアクセス型の通信環境において、各パケットに対して生じる遅延を改善して通信を行う送信機および送信制御方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
最初に、通信システムについて、図２Ａを参照して説明する。
【００１８】
端末Ａは、各送信アンテナ、例えば３本の送信アンテナから独立した情報を、端末Ａ´に送信する。一方、端末Ａ´は、各受信アンテナ、例えば３本の受信アンテナによりそれぞれ受信された３ストリーム全ての情報を検出する。
【００１９】
一方、本発明の実施例にかかる通信システムは、ランダムアクセス型の通信環境において、送信側の端末としての端末Ａ、端末Ｂおよび端末Ｃと、受信側の端末としての端末Ａ´、端末Ｂ´および端末Ｃ´とを備える。
【００２０】
図２Ｂに示すように端末Ａ、端末Ｂおよび端末Ｃから送信された信号は、端末Ａ´、端末Ｂ´および端末Ｃ´がそれぞれ備える受信アンテナにそれぞれ受信される。しかし、端末Ａ´、端末Ｂ´および端末Ｃ´は、それぞれ端末Ａからの信号、端末Ｂからの信号および端末Ｃからの信号のみを検出する。
【００２１】
このようにすることにより、端末Ａ−Ａ´、端末Ｂ−Ｂ´および端末Ｃ−Ｃ´が同じ周波数帯域を利用して、同時に通信を行うことを可能とする。
【００２２】
本発明の第１の実施例にかかる送受信機１００について、図３を参照して説明する。各端末は、送信機および受信機としての送受信機１００を備える。
【００２３】
本実施例にかかる送受信機１００は、受信アンテナと、受信アンテナと接続されたデータ信号検出部１０２、同期タイミング検出部１０６および周波数使用状況検出手段としての周波数使用状況認識部１０８と、周波数使用状況認識部１０８と接続されたシンボル配置決定部１１２と、シンボル配置決定部１１２と接続されたシンボル配置部１１４と、シンボル配置部１１４と接続された送信タイミング制御部１１０、パイロットシンボル生成部１１８およびデータシンボル生成部１２０と、送信タイミング制御部１１０と接続された送信アンテナとを備える。
【００２４】
また、同期タイミング検出部１０６と、周波数使用状況認識部１０８および送信タイミング制御部１１０とが接続される。また、データ信号検出部１０２から受信情報ビットが出力され、送信用情報ビットはデータシンボル生成部１２０に入力される。
【００２５】
データ信号検出部１０２は、受信アンテナにより受信された信号からデータ信号を検出し、受信情報ビットを出力する。
【００２６】
同期タイミング検出部１０６は、同期タイミングの検出を行う。同期タイミング検出部１０６は、同期タイミングの検出を、別の周波数帯で送信されている信号、例えばＧＰＳ信号を用いて行うようにしてもよいし、通信において使用される周波数帯の他端末の通信状況から判断するようにしてもよい。
【００２７】
後者、すなわち他端末の通信状況から判断する場合の同期タイミング検出部１０６について、図４を参照して説明する。同期タイミング検出部１０６は、受信アンテナから受信信号が入力される相関取得部４０２１〜４０２Ｎと、相関取得部４０２１〜４０２Ｎとそれぞれ接続されたタイミング決定部４０４１〜４０４Ｎと、タイミング決定部４０４１〜４０４Ｎと接続された目標同期タイミング調整部４０６とを備える。相関取得部４０２１〜４０２Ｎには、それぞれパイロット信号１〜Ｎが入力される。ここで、パイロット信号１〜Ｎは自端末の通信している端末及び他の周辺の端末が使用しているパイロット信号である。
【００２８】
相関取得部４０２１〜４０２Ｎは、自端末の周辺で通信を行っている端末が使用しているパイロット信号と受信信号との相関を取り、その結果をそれぞれタイミング決定部４０４１〜４０４Ｎに入力する。タイミング決定部４０４１〜４０４Ｎは、入力された相関値に基づいて、タイミングを決定し、目標同期タイミング調整部４０６に入力する。このようにすることにより、自端末の周辺で通信を行っている各端末がどのような送信タイミングを用いているかを検出することができる。
【００２９】
目標同期タイミング調整部４０６は、入力された各端末の送信タイミングに基づいて、目標同期タイミング、例えばこれらのタイミング全てを平均したタイミングを送信タイミングとし、周波数使用状況認識部１０８および送信タイミング制御部１１０に入力する。
【００３０】
周波数使用状況認識部１０８は、端末Ａの通信が開始される場合、これから使用する周波数帯域の使用状況を判断する。周波数使用状況認識部１０８は、図５に示すように、受信信号およびタイミング信号が入力される相関取得部５０２と、相関取得部５０２と接続された空きキャリア判定部５０４と、相関取得部５０２および空きキャリア判定部５０４と接続され、パイロット信号（周波数領域）が入力されるサブキャリアブロック使用状況認識部５０６とを備える。
【００３１】
相関取得部５０２は、同期タイミング検出部１０６で検出された同期タイミングを用いて、例えばＦＦＴ処理を行い、受信信号におけるサブキャリア毎の信号成分を検出し、その結果を空きキャリア判定部５０４およびサブキャリアブロック使用状況認識部５０６に入力する。
【００３２】
空きキャリア判定部５０４は、入力された受信信号におけるサブキャリア毎の信号成分の中で既定の閾値を超えた電力を下回るサブキャリアを、空きサブキャリアと判定し、判定された空きサブキャリアを示す情報をサブキャリアブロック使用状況認識部５０６に入力する。
【００３３】
サブキャリアブロック使用状況認識部５０６は、入力された受信信号におけるサブキャリア毎の信号成分と、空きサブキャリアを示す情報とに基づいて、そのサブキャリアの使用状況を認識し、その結果をシンボル配置決定部１１２に入力する。
【００３４】
本実施例においては、空きサブキャリア数あるいは、空きサブキャリアの間隔が空間多重度と対応するため、空きサブキャリア数を調べることにより、サブキャリアブロック使用状況認識部５０６は、各サブキャリアブロックの空間多重度を認識することができる。
【００３５】
また、他の特定の端末が、複数サブキャリアを使用して通信を行っているか、あるいは１サブキャリアブロックを使用して通信を行っているかなど、他の端末と後述する使用サブキャリアブロックとの対応を認識する必要がある場合は、サブキャリアブロック使用状況認識部５０６は、パイロット信号をパターン認識することにより、この対応状況を認識することができる。ただし、この場合は、使用サブキャリアブロック数が異なる場合には、異なるパイロットシンボルパターンとなるように、パイロット信号を使用させることを前提としている。
【００３６】
ここで、周波数使用状況認識部１０８における空きサブキャリアに関する判断は、端末Ａ（送信側）が行ってもよいし、端末Ａ´（受信側）が行い端末Ａにフィードバックするようにしてもよい。さらに、このフィードバックに用いるチャネルは、別の周波数帯域に用意された制御チャネルを用いてもよいし、使用する周波数帯と同一の周波数帯域で多重するようにしてもよい。
【００３７】
シンボル配置決定部１１２は、入力されたサブキャリアの使用状況に基づいて、パイロットシンボルおよびデータシンボルの配置を決定し、その結果をシンボル配置部１１４に入力する。
【００３８】
ここで、本実施例にかかる通信システムにおけるフレーム構成について、図６を参照して説明する。本実施例においては、ＯＦＤＭを仮定し、１６サブキャリアを用いて通信を行う場合について説明する。また、最大の空間多重数が４である場合について説明する。例えば、パイロットシンボルがデータシンボルの前に配置される。
【００３９】
シンボル配置決定部１１２は、通信しているユーザがいない場合には、新しく通信を開始するユーザが通信開始可能となるように、パイロットシンボル区間では、規定されたサブキャリア間隔、例えば４シンボル毎にパイロットシンボルを配置し、また、パイロットシンボルを配置したサブキャリア以外はヌルシンボルとするように決定する。
【００４０】
このようなフレーム構成とすることにより、既に通信中のユーザが存在する状況で、他のユーザが通信を開始した場合においても通信を開始したユーザの検出を容易に行うことやチャネルの推定精度が劣化することを回避することができる。したがって、各パケットに対して生じる遅延及びシステム全体の通信容量を改善して通信を行うことができる。
【００４１】
また、この場合、各パイロット信号の電力は、パイロット信号を配置するサブキャリア間隔倍、この場合にはデータシンボルの４倍の電力を割り当てて送信するようにしてもよい。
【００４２】
また、例えば、端末Ａが通信を開始した後に、端末Ｂが通信を開始する場合、周波数使用状況認識部１０８は、現在の使用状況を、既に端末Ａ−Ａ´が通信を行っていると判定する。このため、端末Ｂのシンボル配置決定部１１２は、パイロットシンボル区間では、端末Ａとは異なる４シンボル毎にパイロットシンボルを配置するようにパイロットシンボル配置を決定し、決定されたパイロットシンボル配置およびデータシンボル配置をシンボル配置部１１４に入力する。このようにすることにより、既に通信中のユーザ（端末）が存在する状況で、他のユーザ（端末）が通信を開始することを許容することができる。
【００４３】
データシンボル生成部１２０は、入力された送信用情報ビットに基づいて、データシンボルを生成し、シンボル配置部１１４に入力する。
【００４４】
パイロットシンボル生成部１１８は、パイロットシンボルを生成し、シンボル配置部１１４に入力する。
【００４５】
シンボル配置部１１４は、シンボル配置決定部１１２により決定されたパイロットシンボル配置およびデータシンボル配置に基づいて、データシンボルおよびパイロットシンボルを配置し、送信タイミング制御部１１０に入力する。また、シンボル配置部１１４は、同一周波数帯域に制御信号を多重する場合には、制御信号を配置し、送信タイミング制御部１１０に入力する。
【００４６】
送信タイミング制御部１１０は、同期タイミング検出部１０６により検出された同期タイミングにしたがって、送信する。その結果、通信を行っている複数の端末のペアが同期して通信を行う。この場合、ユーザ（端末）間でパイロットシンボルが直交化される。
【００４７】
次に、本実施例にかかる送受信機１００の動作について、図７を参照して説明する。
【００４８】
最初に。同期タイミング検出部１０６において、同期タイミングの検出が行われる（ステップＳ７０２）。
【００４９】
次に、周波数使用状況認識部１０８は、検出された同期タイミングに基づいて、受信信号における各サブキャリアの信号成分を検出する（ステップＳ７０４）。
【００５０】
次に、周波数使用状況認識部１０８は、各サブキャリアの信号成分を用いて、空きサブキャリアの判定を行う（ステップＳ７０６）。
【００５１】
次に、シンボル配置決定部１１２は、パイロットシンボル配置およびデータシンボル配置を決定する（ステップＳ７０８）。
【００５２】
次に、決定されたシンボル配置に基づいて、パイロットシンボルなどを配置して送信する（ステップＳ７１０）。
【００５３】
本実施例によれば、ランダムアクセス型の通信環境において、各パケットに過度な遅延を生じさせずに通信を行わせることができる。
【００５４】
また、本実施例によれば、４ユーザまで同時使用ユーザを増加させることができ、システム全体の通信容量を増加させることができる。
【００５５】
ここで、４ユーザ以上で同時に通信を行う場合には、シンボル配置決定部１１２に、同時に通信を行おうとするユーザ数のサブキャリア間隔でパイロット信号を配置するよう決定させる。例えば、５ユーザが通信することを可能とするには、５サブキャリア間隔でパイロット信号を配置するように決定する。さらに、後述するサブキャリアブロックを使用して通信を行わせることにより、より多くのユーザ（端末）に同時に通信を行わせることが可能となる。
【００５６】
また、仮に、複数のユーザが同時に通信を開始しパケットの衝突が生じた場合には、通信を開始しようとする端末の送信タイミング制御部１１０が、各々ランダムな時間間隔を経てから通信を開始するように制御するようにすればよい。
【００５７】
受信機では、複数の端末からの送信信号が重畳して受信される場合があり、この場合は信号を分離する必要がある。ただし、この状況は、ＭＩＭＯあるいは空間多重において想定されている状況と同じである（例えば、図２Ｂ参照）ため、この信号分離については、これらの分野で用いられている信号分離方法を用いればよい。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施例にかかる送受信機について説明する。
【００５９】
本実施例にかかる送受信機の構成は図３−図５を参照して説明した送受信機と同様の構成であるためその説明を省略する。
【００６０】
第１の実施例では、最大の空間多重数が予め規定されている場合について説明したが、本実施例では、より柔軟にパイロットシンボル間隔を決定する。
【００６１】
本実施例にかかるフレーム構成例について、図８を参照して説明する。
【００６２】
例えば、端末Ａが通信を開始しようとする。通信しているユーザがいない場合には、端末Ａの周波数使用状況認識部１０８は、パイロットシンボル区間およびデータシンボル区間が、Null Symbolsであると認識する。また、シンボル配置部１１２は、新しく通信を開始するユーザが通信開始可能となるように、例えばパイロットシンボル区間では、１シンボル毎にパイロットシンボルを配置する。
【００６３】
端末Ａが通信を開始した後に、端末Ｂが通信を開始する場合は、既に端末Ａ−端末Ａ´が通信を行っているため、端末Ｂのシンボル配置決定部１１２は、パイロットシンボル区間では、端末Ａとは異なる２シンボル毎にパイロットシンボルを配置するように決定する。
【００６４】
その結果、端末Ａおよび端末Ｂが通信を開始した状態では、新規通信開始ユーザの使用するパイロットシンボル位置が存在しない状態となる。このため、端末Ａおよび端末Ｂのシンボル配置決定部１１２は、適切なタイミングで、パイロットシンボル配置を変更する。例えば、３シンボル毎にパイロットシンボルを配置する。
【００６５】
変更後のパイロット配置規則は、端末Ａが送信するパイロット信号と端末Ｂが送信するパイロット信号とが衝突しないように、予め決定しておけばよい。この規則は、例えば、最も低い周波数のサブキャリアを示す先頭パイロット信号の位置は変更せずに、現在の同時使用ユーザ数に少なくとも１を加えた間隔で配置するとすればよい。また、パイロット配置の変更タイミングは端末Ｂが通信を開始した後Ｎフレーム後（Ｎは既定の定数）としてもよいし、制御チャネルを介して端末Ａ−端末Ｂ間で通信を行い決定するようにしてもよい。
【００６６】
また、端末Ｂが通信を開始した後Ｎフレーム後とする場合は、端末Ａは直接端末Ｂが通信を開始したことを検出することが困難であるため、例えば、端末Ａ´がこれを検出し、端末Ａにフィードバックするようにすればよい。
【００６７】
この場合の端末Ａ、端末Ａ´および端末Ｂの動作について、図９を参照して説明する。
【００６８】
端末Ａと端末Ａ´との間で通信が行われている。端末Ｂは、例えば端末Ｂ´と通信を開始する（ステップＳ９０２）。
【００６９】
端末Ｂが送信する信号は、端末Ａ´にも受信され、端末Ａ´は、端末Ｂが通信を開始したことを検出すると（ステップＳ９０４）、端末Ａに端末Ｂが通信を開始したことを通知する（ステップＳ９０６）。
【００７０】
端末Ａおよび端末Ｂのシンボル配置決定部１１２は、パイロットシンボルの配置を変更する（ステップＳ９０８、ステップＳ９１０）。
【００７１】
受信側の端末では空間多重数以上のアンテナ数を備えることが好ましいが、十分な数のアンテナ数を備えるとは限らない。このような場合、送受信機１００は、同じシンボルを繰り返し送信する、あるいは符号拡散を行うようにすればよい。
【００７２】
また、端末Ａ−端末Ａ´、端末Ｂ−端末Ｂ´のうち、片方の端末間の通信が終了した場合は、図１０に示すように、他方のユーザ（端末）が、パイロットシンボル配置を変更して通信を行うようにしてもよい。例えば、端末Ａ―端末Ａ´間、および端末Ｂ―端末Ｂ´間で通信が行われている場合には、端末Ａおよび端末Ｂのパイロットシンボルは、それぞれ３サブキャリア毎の配置に変更される。この状況で、端末Ｂ−端末Ｂ´間の通信が終了した場合、フレーム構成は、端末Ａのパイロットシンボルは３サブキャリア毎に配置されたままとなる。この場合、例えば、端末Ａのシンボル配置決定部１１２は、２サブキャリア毎にパイロットシンボルを配置するように決定してもよい。
【００７３】
この場合、端末Ａは、他のユーザ、例えば端末Ｂ−端末Ｂ´が通信を終了したことを直接検知することは困難である。このため、端末Ａ´は、ＡＣＫ信号やＭＣＳセットの情報と共に、端末Ａと同時通信を行っている他のユーザ、例えば端末Ｂの情報に関しても検出し、端末Ａにフィードバックを行うようにすればよい。
【００７４】
また、端末Ａ−端末Ａ´間の通信が終了した場合にも同様の処理が行われるが、この場合、パイロット信号区間における未使用サブキャリアの位置が、使用しているパイロットチャネルよりも低い周波数帯である場合は、自パイロット信号を現在配置された位置より各々少なくとも１サブキャリア低い周波数帯を使用するように決定する。
【００７５】
次に、本発明の第３の実施例にかかる送受信機について説明する。
【００７６】
本実施例にかかる送受信機の構成は図３−図５を参照して説明した送受信機と同様の構成であるためその説明を省略する。
【００７７】
第２の実施例においては、サブキャリア間隔を任意の値とすることができる送受信機について説明した。この場合、パイロット信号の配置されていないサブキャリアは、パイロット信号が配置されているサブキャリアにより得られるチャネル推定値を補完することにより得ることができる。この場合、サブキャリア間隔は２のｎ乗であることが望ましい場合がある（例えば、非特許文献１参照）。そこで、本実施例においては、上述した第２の実施例において取り得るサブキャリア間隔を２のｎ乗に制限する場合について説明する。
【００７８】
具体的には、シンボル配置決定部１１２は、サブキャリアの間隔を決定する場合に２ｎ（ｎは自然数）となる数の中から現在の空間多重数＋１よりも大きい最小の数を選択する。例えば、図１１に示すように、端末Ａ−端末Ａ´間で通信が開始され、その後端末Ｂ−端末Ｂ´間の通信が開始された場合、端末Ａおよび端末Ｂのパイロットシンボルはそれぞれ２サブキャリア毎に配置される。この場合、端末Ａおよび端末Ｂのシンボル配置決定部１１２は、２ｎ（ｎは自然数）となる数の中から現在の空間多重数＋１よりも大きい最小の数、例えば４を選択する。その結果、端末Ｂが通信を開始した後、４サブキャリア間隔でパイロットシンボルが配置される。
【００７９】
次に、本発明の第４の実施例にかかる送受信機について説明する。
【００８０】
第１の実施例〜第３の実施例においては、それぞれサブキャリア間隔を、予め規定された値に固定する場合、可変とする場合、２ｎに制限する場合について示した。本実施例においては、一例としてサブキャリア間隔を可変に制御する場合について説明する。しかし、本実施例は、サブキャリア間隔を予め規定された値に固定とする場合、２ｎに制限する場合についても適用することができる。
【００８１】
受信側の端末に備えられた受信機は必ずしも複数の受信アンテナを備えているわけではなく、また、符号拡散を用いる場合でも、大きな拡散率を用いると１フレーム内に含まれる情報シンボル数が少なくなり、相対的にパイロットシンボルの比率が増加し伝送効率が劣化する。また、通信の種類により、例えば音声通信では、比較的狭い帯域を長時間継続的に使用する方が好ましい場合もある。
【００８２】
そこで、本実施例にかかる送受信機は、干渉量が規定の一定値を超えた場合や、端末から要求された通信の種類により、各ユーザが常に全帯域を占有して通信を行うのではなく、各ユーザが一部の周波数帯域を使用して通信を行う。
【００８３】
本実施例にかかる送受信機は、図１２に示すように、図３を参照して説明した送受信機において、周波数使用状況認識部１０８およびシンボル配置決定部１１２と接続されたサブキャリアブロック決定部１２２を備える。
【００８４】
サブキャリアブロック決定部１２２の動作について、図１３を参照して説明する。
【００８５】
現在２つの端末、例えば端末Ａおよび端末Ｂが通信を行っている。この状況で、端末Ｃが、端末Ａおよび端末Ｂが使用中の周波数帯域を用いて通信を開始しようとする。ここで、端末Ｃは２ユーザ多重以下で通信を行うように設計されているものとする。
【００８６】
このとき、このユーザ（端末Ｃ）は、サブキャリアブロック決定部１２２において、最初の送信フレームにおいて、該当帯域を複数に分割したサブキャリア群、例えば、該当帯域の半分のサブキャリア群（以降このサブキャリア群をサブキャリアブロックと呼ぶ）を用いて、通信を開始するように決定し、シンボル配置決定部１１２に入力する。シンボル配置決定部１１２は、サブキャリアブロックにおけるパイロットシンボル配置およびデータシンボル配置を決定する。
【００８７】
例えば、端末Ｃのサブキャリアブロック決定部１２２は、該当帯域を分割したサブキャリアブロック１および２のうち、サブキャリアブロック１に自端末Ｃに対応するパイロットシンボルを配置するように決定する。
【００８８】
この場合、既存のユーザ、例えば端末Ａおよび端末Ｂは、周波数使用状況認識部１０８において、新しくユーザが通信を開始したことを、パイロットチャネルを監視することにより認識する。ここで、サブキャリアブロックのサイズ（サブキャリアブロックに含まれるサブキャリア数）は、全サブキャリアの半分である必要はないが、各端末が選択し得るサブキャリアブロックの種類は予め決定されている方が好ましい。例えば、使用するサブキャリアブロックの種類を規定したテーブルを備えるようにし、サブキャリア決定部１１２は、このテーブルを参照し、サブキャリアブロックを決定する。
【００８９】
「使用するサブキャリアブロック内において、より下位のサブキャリアブロックにおける空間多重数がサブキャリアブロックごとに異なる場合、使用するサブキャリアブロックのサイズを減少させる」ように規則を定めることで、新しい端末が通信を開始したことを認識した端末Ａおよび端末Ｂのシンボル配置決定部１１２は、この規則にしたがい、使用するサブキャリアブロックのサイズを減少させる。例えば、サブキャリアブロック１において、端末Ｂに対するパイロットシンボルを減少させ、サブキャリアブロック２において、端末Ａに対するパイロットシンボルを減少させることにより、サブキャリアブロックのサイズを減少させる。
【００９０】
このとき、端末Ａと端末Ｂが共にサブキャリアブロック１を占有しないように、例えば「先頭のパイロットシンボル位置より高い周波数帯のサブキャリアを使用している端末が周波数の高いサブキャリアブロックを使用する」ように予め決定する。図１３では、端末Ｂのサブキャリアブロック決定部１２２は、自端末Ｂに対するパイロットシンボルが、先頭パイロットシンボルの位置より高い周波数のサブキャリアを使用していると判断し、サブキャリアブロック２を使用するように決定する。以降は、各サブキャリアブロックにおいて上述した実施例と同様に、適宜パイロットシンボル配置が変更される。具体的には、サブキャリアブロック１において端末Ａおよび端末Ｃのパイロット信号がそれぞれ３サブキャリア毎に配置され、サブキャリアブロック２において端末Ｂのパイロット信号が２サブキャリア毎に配置される。
【００９１】
次に、端末Ａ、端末Ｂおよび端末Ｃが、サブキャリアブロックを使用して通信を行っている場合に、一部のユーザが通信を終了した場合の動作について説明する。
【００９２】
８サブキャリアから構成されるサブキャリアブロック１およびサブキャリアブロック２において、端末Ａのパイロットシンボルは、サブキャリアブロック１およびサブキャリアブロック２において、３サブキャリア毎に配置され、端末Ｂのパイロットシンボルはサブキャリアブロック２において、３サブキャリア毎に配置され、端末Ｃのパイロットシンボルはサブキャリアブロック１において、３サブキャリア毎に配置される。以上のフレーム構成により、端末Ａ、端末Ｂおよび端末Ｃが通信を行っている。
【００９３】
このような状況で、端末Ａが通信を終了した場合、端末Ｃが通信を終了した場合、隣接サブキャリアブロックが未使用になった場合について、それぞれ説明する。
【００９４】
最初に、端末Ａが通信を終了した場合について、図１４を参照して説明する。
【００９５】
端末Ａが通信を終了した場合、各サブキャリアブロックでは、各々１ユーザが占有し、３サブキャリア間隔にパイロットシンボルを配置して通信を行う。このような場合には、端末Ｂおよび端末Ｃのシンボル配置決定部１１２は、パイロット信号をそれぞれ占有する各サブキャリアブロックにおいて、新しく通信を開始するユーザが通信開始可能となるように、２サブキャリア毎に配置するパイロット信号配置に各々変更して通信を行う。
【００９６】
次に、端末Ｃが通信を終了した場合について、図１５を参照して説明する。
【００９７】
端末Ｃが通信を終了した場合、サブキャリアブロック１は端末Ａが占有し、サブキャリアブロック２は端末Ａと端末Ｂが共有する。
【００９８】
このような場合は、端末Ａのシンボル配置決定部１１２は、現在占有しているサブキャリアブロック、すなわちサブキャリアブロック１のみを便用するように決定する。一方、端末Ｂのシンボル配置決定部１１２は、端末Ｂが現在占有しているサブキャリアブロック、すなわちサブキャリアブロック２のみを便用するように決定する。
【００９９】
次に、隣接サブキャリアブロックが未使用になった場合について、図１６を参照して説明する。
【０１００】
例えば、サブキャリアブロック１を端末Ａが占有し、サブキャリアブロック２を端末Ｂが占有して通信を行う。この状況で、隣接サブキャリアブロック、例えばサブキャリアブロック２が未使用になった場合、端末Ａのシンボル配置決定部１１２は、隣接ブロックも使用して通信を行うように決定する。
【０１０１】
本実施例のように、割り当てられた帯域をサブキャリアブロックに分割して通信を行う場合は、送信タイミング制御部１１０は、隣接するサブキャリアブロックとも同期を取り通信を行う。
【０１０２】
次に、本発明の第５の実施例にかかる送受信機について説明する。
【０１０３】
本実施例にかかる送受信機の構成は図１２を参照して説明した送受信機と同様の構成であるためその説明を省略する。
【０１０４】
割り当てられた帯域をサブキャリアブロックに分割して通信を行う場合、一部の端末が通信を終了するなどにより、サブキャリアブロック毎の空間多重数に不均衡が生じる可能性がある。本実施例では、そのような場合に、この空間多重数の不均衡を是正する送信機について説明する。
【０１０５】
具体的には、通信中の端末は、使用中のサブキャリアブロックに加え隣接するサブキャリアブロックのパイロット区間についても監視を行う。例えば、周波数使用状況認識部１０８のサブキャリアブロック使用状況認識部５０６は、入力されるパイロット信号に基づいて、隣接するサブキャリアブロックの多重数を求め、サブキャリアブロック決定部１２２およびシンボル配置決定部１１４に入力する。
【０１０６】
サブキャリアブロック決定部１２２は、隣接サブキャリアの多重数と、使用サブキャリアブロックの空間多重数とを比較し、隣接サブキャリアの多重数が現在の使用サブキャリアブロックの空間多重数よりも２以上少ない場合は、現在利用しているサブキャリアブロックを変更するように決定する。この場合、どのユーザが移動するか決定されていないと、複数のユーザが同時に移動することにより、信号の衝突を生じかねない。
【０１０７】
この問題に対しては、例えば「移動先のパイロットシンボル区間において一番低い周波数に相当する空サブキャリアに相当するパイロットシンボルを使用しているユーザが移動する」ようにすればよい。あるいは、報知チャネルを利用して予め移動するユーザを決定するようにしてもよい。
【０１０８】
例えば、図１７に示すように、８サブキャリアから構成されるサブキャリアブロック１および２において、サブキャリアブロック１には端末Ａ、端末Ｂおよび端末Ｃのパイロットシンボルが３サブキャリア毎に配置され、サブキャリアブロック２には端末Ｄのパイロットシンボルが２サブキャリア毎に配置される。
【０１０９】
このような状況において、例えば、端末Ｂの周波数使用状況認識部１０８は、使用中のサブキャリアブロック、すなわちサブキャリアブロック１に加え隣接するサブキャリアブロック、すなわちサブキャリアブロック２のパイロット区間についても監視を行い、使用中のサブキャリアブロックの空間多重数および隣接サブキャリアブロックの多重数を求め、サブキャリアブロック決定部１２２に入力する。
【０１１０】
サブキャリアブロック決定部１２２は、隣接サブキャリアブロックにおける多重数と使用サブキャリアブロックの空間多重数とを比較し、隣接サブキャリアの多重数が現在の使用サブキャリアブロックの空間多重数よりも２以上少ないと判断した場合、現在利用しているサブキャリアブロックを変更する。その結果、端末Ｂは、サブキャリアブロック２を使用して通信する。
【０１１１】
例えば、端末Ｂのサブキャリアブロック決定部１２２は、使用サブキャリアブロック、例えばサブキャリアブロック１に隣接する隣接サブキャリアブロック、例えばサブキャリアブロック２の多重数が１であり、現在の使用サブキャリアブロックの空間多重数の３よりも２以上少ないと判断し、現在利用しているサブキャリアブロック１からサブキャリア２に移動する。その結果、サブキャリアブロック１は端末Ａおよび端末Ｃに対応するパイロットシンボルが占有し、サブキャリアブロック２は端末Ｂおよび端末Ｄに対応するパイロットシンボルが占有する。
【０１１２】
次に、端末Ｂおよび端末Ｄのシンボル配置決定部１１２は、サブキャリアブロック２において新しく通信を開始するユーザが使用可能となるように空間多重数を変更する。その結果、サブキャリア１では、端末Ａおよび端末Ｃのパイロットシンボルがそれぞれ３サブキャリア毎に配置され、サブキャリア２では、端末Ｂおよび端末Ｄのパイロットシンボルがそれぞれ３サブキャリア毎に配置される。
【０１１３】
次に、本発明の第６の実施例にかかる送受信機について説明する。
【０１１４】
本実施例にかかる送受信機の構成は図１２を参照して説明した送受信機と同様の構成であるためその説明を省略する。
【０１１５】
上述した実施例では、使用帯域内で、サブキャリアブロックが分割されて使用されないように使用サブキャリアブロックを決定する方法について説明した。しかし、この方法では、図１３を参照して説明したように、一部の帯域を空間多重して用いることが可能である場合に、システム全体で得られる通信容量を必要以上に制限してしまうことになる。
【０１１６】
そこで、本実施例にかかる送受信機では、各サブキャリアブロックが既定の多重度に達していなければ、現在のサブキャリアブロックの使用状況、例えばある端末が全ての帯域を使用しているのか、または複数の端末が１サブキャリアブロックずつ使用しているのかに関わらず、空間的に多重して使用することを許容する。
【０１１７】
本実施例においては、パイロットシンボルを配置する間隔を、予め規定された値に固定する場合について説明するが、サブキャリア間隔を可変に制御する場合、２ｎに制限する場合にも適用できる。ここでは、既定の空間多重度を２とし、パイロット信号の間隔を３とする場合について説明する。このようにすることにより、新規に通信を開始しようとする端末が使用するためのパイロットシンボル位置を用意することができる。
【０１１８】
具体的に、図１８を参照して説明する。
【０１１９】
８サブキャリアから構成されるサブキャリアブロック１および２において、端末Ａおよび端末Ｂが３サブキャリア毎にパイロットシンボルを配置している。この状況で、端末Ｃが通信を開始することにより、サブキャリア１にパイロットシンボルを配置した場合、サブキャリアブロック１の空間多重度が３となり既定の２を超えたため、サブキャリアブロック１を使用している一部の端末はこの帯域の使用を中止する必要がある。
【０１２０】
ここで、サブキャリアブロック１の該当サブキャリアの使用を中止する端末は、複数のサブキャリアブロックを使用している端末の中からランダムに決定されるようにしてもよいが、各状況によって、該当のサブキャリアの使用を中止する端末が一意に決定されるように、規則として決めておくことが望ましい。このようにすることにより、同時に複数の端末が、規定の空間多重度を超えたサブキャリアブロック、例えばサブキャリアブロック１の該当サブキャリアの使用を中止することを避けることができる。
【０１２１】
この規則としては、例えば、使用サブキャリアブロック数が同じ場合は、使用している先頭パイロットシンボル位置の周波数が高い端末、例えば端末Ｂから該当のサブキャリアブロックの使用を中止する。また、図１９に示すように、より多くのサブキャリアブロックを使用している端末、例えば端末Ａから先に該当サブキャリアブロックの使用を中止するようにしてもよい。
【０１２２】
また、全ての端末が１サブキャリアブロックずつ使用し、全てのサブキャリアの空間多重数が２である場合は、新しく通信を開始する端末に対して、空間多重が３になる場合を許容するようにしてもよい。
【０１２３】
本実施例では、一例として既定の空間多重度を２とした場合について説明したが、２以外でも同様に適用できる。
【０１２４】
次に、本発明の第７の実施例にかかる送受信機について説明する。
【０１２５】
本実施例にかかる送受信機の構成は図１２を参照して説明した送受信機と同様の構成であるためその説明を省略する。
【０１２６】
例えば、ある端末は、その受信機が備える１本の受信アンテナを用いて受信するが、別の端末は、その受信機が備える２本の受信アンテナを用いて受信する場合のように、受信アンテナ数が異なる端末が同じ帯域を共有する場合、受信アンテナ数が少ない端末は、空間的に多重された信号を分離する能力が低いため、確保できる通信速度が極端に低くなる可能性がある。
【０１２７】
そこで、本実施例にかかる送受信機では、各端末が複数端末分のパイロット信号配置を用いることを許容する。ここでは、既定の空間多重度を２とし、パイロット信号の間隔を３とすると、空間多重数の上限を決定されているため、ある端末が複数端末分のパイロット信号配置を用いることにより、該当サブキャリアブロックの空間多重数を減少させることができる。
【０１２８】
しかし、１端末が、全帯域を独占することを許容することによるシステム全体としての効率の劣化や、他のユーザの遅延要求を満たせなくなる可能性がある。
【０１２９】
この問題に対しては、現在使用しているサブキャリアブロックサイズに応じて、使用可能なパイロットシンボル配置数を制限するようにする。具体的には、例えば、表１に示すように決定する。
【０１３０】
【表１】
2006245958.tif 000003
端末Ｂが１サブキャリアブロックを占有して送信する場合のフレーム使用状況の遷移について、図２０を参照して説明する。
【０１３１】
ここでは、表１において使用ブロックサイズＮを２とした場合を想定しており、各ユーザは１サブキャリアブロック使用時には、２ユーザ分のパイロット信号を使用できる。この場合、例えば、端末Ｂにおけるサブキャリアブロック決定部１２２は、サブキャリアブロック１を使用して通信を行うことを決定する。また、シンボル配置決定部１１２は、パイロットシンボルを２ユーザ分配置することを決定する。すると、既定の空間多重度が２であるため、端末Ａは、端末Ｂが２ユーザ分のパイロットシンボル位置を占有したことにより、該当帯域が空間多重数２とみなされるため、端末Ａは、サブキャリアブロック１の使用を中止する。
【０１３２】
次に、本発明の第８の実施例にかかる送受信機について説明する。
【０１３３】
本実施例にかかる送受信機の構成は図３〜５および図１２を参照して説明した送受信機と同様の構成であるためその説明を省略する。
【０１３４】
実際に通信を開始するためには、自分の存在を他のユーザに対して知らせるため、報知チャネル、ＭＣＳセット、ＡＣＫの送信を行うための制御チャネルが必要である。この制御チャネルは、別の周波数帯域に用意するようにしてもよいが、同一周波数帯域に多重するようにしてもよい。
【０１３５】
同一周波数帯域に多重する場合、データ信号用に用いるフレーム構成の少なくとも一部を用いて、制御信号を伝送することも可能であるが、本実施例においては、ある端末が通信を行っている最中に別の端末が通信を開始する。また、報知信号等は他の端末のデータ信号と共に空間多重して伝送することも可能であるが、そのような場合、各端末は、空間的に多重された信号を常に受信している必要があり、端末の消費電力が大きくなると考えられる。また、ＡＣＫ信号については、送信中に送信信号と同一の周波数帯域の信号を受信することは不可能である。
【０１３６】
そこで、本実施例では図２１に示すように、各フレーム送信後に一定の間隔を空けてから次のフレームを送信する。例えば、送信タイミング制御部１１０は、パイロットシンボルとデータシンボルとを送信した後に、一定の間隔、例えば少なくとも１個のヌルシンボル区間空けてから次のパイロットシンボルを送信するように送信タイミングを制御する。
【０１３７】
このようにすることにより、現在通信を行っている受信側の端末は上述した未送信区間を用いてＡＣＫ信号と現在のチャネルの使用状況を送信機にフィードバックすることができる。また、この場合、ＡＣＫ信号は、各ヌルシンボル区間の直前のフレームに対するＡＣＫ信号である必要はない。また、現在通信を行っていない端末は、上述した未送信区間を用いて自分のＩＤ等の制御情報を伝送するようにしてもよい。
【０１３８】
この場合、他ユーザが使用していないことを確認するには、ヌルシンボル区間以上の時間、チャネルを監視する必要がある。
【０１３９】
次に、本発明の第９の実施例にかかる送受信機について説明する。
【０１４０】
本実施例にかかる送受信機の構成は図１２を参照して説明した送受信機と同様の構成であるためその説明を省略する。
【０１４１】
サブキャリアブロックを用いて通信を行わせる場合、予め階層構造を決定しておき、この階層構造にしたがいサブキャリアブロックを選択するようにしてもよい。
【０１４２】
サブキャリアブロックを階層構造とした場合について、図２２を参照して説明する。ここでは、一例として５段階の階層構造を持つ場合について説明する。例えば、サブキャリアブロックは、クラス１からクラス５の階層構造により構成される。各階層、すなわちクラス１、２、３、４および５に含まれるサブキャリアブロックの数は、それぞれ１、２、４、８および１６である。すなわち、下位のサブキャリアブロックは、上位のサブキャリアブロックをそれぞれ２つに分割する。
【０１４３】
ここで、例えば、「使用するサブキャリアブロック内において、より下位のサブキャリアブロックにおける空間多重数がサブキャリアブロックごとに異なる場合、使用するサブキャリアブロックのサイズを減少させる」規則が適用された場合、クラス５のサブキャリアブロック１が使用されている場合に使用可能なサブキャリアブロックは、図２３に示すように、クラス５のサブキャリアブロック１に対応するサブキャリアブロックを含まないサブブロックになる。すなわち、クラス５ではサブキャリアブロック２〜１６、クラス４ではサブキャリアブロック２〜７、クラス３ではサブキャリアブロック２〜４、クラス２ではサブキャリアブロック２である。
【０１４４】
ここで、サブキャリアブロック決定部１１２は、図２３に示されるクラス５のサブキャリアブロック１に対応するサブキャリアブロックを含まない複数あるいは全ての使用可能サブキャリアブロックを使用して通信を行うように決定する。また、サブキャリアブロック決定部１１２は、使用可能なサブキャリアブロックのうち複数サブキャリアブロックを使用させないようにしてもよい。
【０１４５】
また、例えば図２４に示されるフレーム構成例において、既に階層５（クラス５）のサブキャリア１に相当するサブキャリアブロックａが使用されている状況で、別の端末Ｂが階層５（クラス５）のサブキャリアブロックを使用する場合、この端末には、１５の選択肢、すなわちクラス５のサブキャリアブロック２〜１６がある。
【０１４６】
ここで、複数のサブキャリアブロックを使用させないようにした場合、この端末Ｂが、階層５（クラス５）のサブキャリア９に相当するサブキャリアブロックｂを選択すると、さらに別の端末Ｃが、できる限り広帯域を使用して通信を行おうとしても、最大でクラス３のサブキャリアブロックしか使用できないことになる。そこで、各端末がサブキャリアブロックを選択する際には、「未使用サブキャリアブロックの最大サイズが最大となる」ように選択するようにする。すなわち、全階層、例えばクラスにおいて、未使用サブキャリアブロックのサイズが最大となるようにサブキャリアブロックを選択する。この規則にしたがって決定した場合、端末Ｂはサブキャリアブロックａ´´を選択すればよいことになる。
【０１４７】
また、複数のサブキャリアブロックを使用して通信を行う場合、全サブキャリアが使用されて通信が行われる場合、例えば、図２５Ａおよび図２５Ｂに示す２形態で使用されている可能性がある。この状況において、新しく通信を行う端末は、「使用するサブキャリアブロック内において、より下位のサブキャリアブロックにおける空間多重数がサブキャリアブロックごとに異なる場合、使用するサブキャリアブロックサイズを減少させる」必要がある場合、仮に、図２５Ｂの形態で使用されている場合は、全帯域を使用して通信を開始することは好ましくない。
【０１４８】
このため、現在の通信がどのような形態で行われているのか認識することが必要となる。現在の通信形態を認識する方法としては、例えば、図２５Ａに示される形態で通信を行う場合に、端末Ａのシンボル配置決定部１１２は、サブキャリアブロック１とサブキャリアブロック２で用いるパイロットシンボルパターンを異なるようにする。
【０１４９】
次に、本発明の第１０の実施例にかかる送受信機について説明する。
【０１５０】
本実施例にかかる送受信機の構成は図１２を参照して説明した送受信機と同様の構成であるためその説明を省略する。
【０１５１】
図２６に示すように、周波数帯域が複数存在する場合、例えば、ｂａｎｄ１、ｂａｎｄ２およびｂａｎｄ３が存在する場合、サブキャリアブロック決定部１２２は各周波数帯域において独立してサブキャリアブロックを決定し、各周波数帯域で独立に上述した実施例にしたがって通信を行わせる。また、各端末のサブキャリアブロック決定部１２２は、複数の周波数帯域を使用することように使用サブキャリアブロックを決定してもよい。
【０１５２】
例えば、端末Ａにおけるサブキャリアブロック決定部１２２は、ｂａｎｄ１のサブキャリアブロック１、ｂａｎｄ２のサブキャリアブロック１および２、ｂａｎｄ３のサブキャリアブロック１および２を使用するように決定する。また、サブキャリアブロック決定部１２２は、端末Ｂに対してｂａｎｄ１のサブキャリアブロック２、ｂａｎｄ２のサブキャリアブロック１および２、ｂａｎｄ３のサブキャリアブロック１および２を使用するように決定する。また、サブキャリアブロック決定部１２２は、端末Ｃに対してｂａｎｄ１のサブキャリアブロック１、ｂａｎｄ３のサブキャリアブロック１を使用するように決定する。
【０１５３】
次に、本発明の第１１の実施例にかかる送受信機について説明する。
【０１５４】
本実施例にかかる送受信機の構成は図１２を参照して説明した送受信機と同様の構成であるためその説明を省略する。
【０１５５】
現在の空間多重数が隣接サブキャリアの空間多重数に等しい場合に、各サブキャリアで得られるＳＮＲは現在よりも小さくなるが、該当端末は倍の周波数帯域を使用することができるようになる。ここで、どちらの利用形態を使用したほうが高いスループットが得られるかについては、各端末間の伝送路利得等に依存する。
【０１５６】
そこで、端末Ａのサブキャリアブロック決定部１２２は、各サブキャリアブロックを独立に使用した場合のスループットを算出し、全周波数帯域を利用して通信を行ったほうがよいか否かを判断する。サブキャリアブロック決定部１２２は、全周波数帯域を利用して通信を行ったほうがよいと判断した場合は、サブキャリアブロック１およびサブキャリアブロック２を利用することを決定し、シンボル配置決定部１１２に入力する。
【０１５７】
具体的に説明する。例えば、８サブキャリアから構成されるサブキャリアブロック１および２において、端末Ａはサブキャリアブロック１を使用し、パイロットシンボル区間では２シンボル毎にパイロットシンボルを配置し、端末Ｂはサブキャリアブロック２を使用し、パイロットシンボル区間では２シンボル毎にパイロットシンボルを配置する。
【０１５８】
周波数使用状況認識部１０８は、自端末と、隣接サブキャリアブロックを使用する端末のチャネル推定値、雑音、干渉電力、雑音電力を推定し、サブキャリアブロック決定部１２２に入力する。
【０１５９】
この状況で、端末Ａのサブキャリアブロック決定部１２２は、入力された雑音電力量、雑音電力および干渉電力量に基づいて、隣接サブキャリアを含めて、隣接サブキャリアを使用する端末と空間多重した場合のスループットを算出し、この算出値と現在のスループットとを比較し、全周波数帯域を利用して通信を行ったほうがよいか否かを判断する。サブキャリア決定部１２２は、全サブキャリアブロックを利用して通信を行ったほうがよいと判断した場合には、サブキャリアブロック２の空いているサブキャリアにパイロットシンボルを配置して通信を行う。
【０１６０】
また、端末Ｂも同様な判断を行い、端末Ａと全帯域を共有したほうがよいと判断した場合は、サブキャリアブロック１の空いているサブキャリアにパイロットシンボルを配置し通信を行う。この場合、パイロット信号区間に空きサブキャリアが存在しないため、端末Ａおよび端末Ｂのシンボル配置決定部１１２は、既定のタイミングで、サブキャリアブロック１および２において、３シンボル毎にパイロットシンボルを配置するように決定する。
【０１６１】
一方、端末Ｂが端末Ａと全帯域を共有しない方がよいと判断した場合は、一定時間現在のフレーム構成のまま通信を行う。この場合、端末Ａは、「使用するサブキャリアブロック内において、より下位のサブキャリアブロックにおける空間多重数がサブキャリアブロックごとに異なる場合、使用するサブキャリアブロックサイズを減少させる」規則にしたがい、フレーム構成を変更して伝送を行う。また、サブキャリアブロック１において、２シンボル毎にパイロットシンボルを配置するフレーム構成に変更される。
【０１６２】
また、ここで、端末Ｂは、新規にサブキャリアブロック２を用いて通信を開始する端末が、既に他のサブキャリアブロックを使用しているか否かを識別する必要があるが、これは、例えば、新規に通信を開始する端末と既に他のサブキャリアブロックを使用して通信を行っている端末とが異なったパイロット信号系列を使用するようにすればよい。
【０１６３】
また、端末Ａと端末Ｂが同時に上記試みを実行した場合にパイロット信号が衝突することを回避するために、例えば、端末Ａは、サブキャリアブロック１および２において、パイロットシンボル区間では、２シンボル毎にパイロットシンボルを配置するフレーム構成から、占有するサブキャリアブロックにおけるパイロットシンボルを、サブキャリアブロック１のパイロットシンボル区間において２シンボル毎に配置するよう変更するようにしてもよい。
【０１６４】
上述した実施例において、複数の通信グループからの信号を検出する場合について説明する。
【０１６５】
例えば、図２８に示すように、通信グループ１と、通信グループ１から離れた場所で通信を行う通信グループ２とが存在し、互いに通信中であるとする。ここで、通信グループ１では、端末Ａと端末Ａ´、および端末Ｂと端末Ｂ´がお互いに同期を取り、パイロット信号を周波数的に直交させて通信を行い、通信グループ２では、端末Ｃと端末Ｃ´が通信を行っている。通信グループ２は、通信グループ１の端末からは距離が離れた場所で使用されているため、通信グループ１の端末から受信電力は十分に小さいものとする。
【０１６６】
このような状況において、通信グループ１および通信グループ２の中間に位置する端末Ｄおよび端末Ｄ´が通信を開始する場合、これらの端末は、通信グループ１と通信グループ２の端末からの信号を受信する。この場合、端末ＤおよびＤ´の同期タイミング検出部１０６は、通信グループ１からの送受信電力と通信グループ２からの送受信電力とを算出し、算出された送受信電力に基づいて、より送受信電力が大きく受信される通信グループと同期するように、目標同期タイミングを調整する。また、３以上の通信グループを検出した場合も同様に送受信電力の大きい通信グループに同期して通信を行うようにする。
【０１６７】
また、複数の通信グループに属する送信機からの信号を受信した場合に、同期タイミング検出部１０６は、同時に使用するユーザ数の少ない通信グループに属する送信機に対する同期信号を出力するようにしてもよい。
【０１６８】
また、上述した実施例において、複数の端末がある帯域を共有し、ある端末が複数の端末と通信を行う場合について、図２９を参照して説明する。
【０１６９】
端末Ａと端末Ａ´との間、および端末Ｂと端末Ｂ´との間で通信が行われている。この状況で、端末Ａ´´が通信端末Ａと通信を行う場合、端末Ａ´´は、上述した実施例に示した方法にしたがい、端末Ａが新規に通信を開始する端末であるとして通信を開始する。
【０１７０】
また、上述した実施例において、複数の端末がある帯域を共有する場合、ある端末が１ストリームのみで通信を行うとは限らない。具体的には、送信機が複数の送信アンテナを備え、これらのアンテナから独立な情報系列を送信する空間多重を行う。このような場合は、上述した実施例において、各送信アンテナが、独立な送信機であるように通信を行う。
【０１７１】
また、複数の通信グループが通信を行っている場合に、他の通信グループからの信号電力が増大する場合について、図３０を参照して説明する。例えば。２つの独立な通信グループが接近するなどの理由により、他グループからの信号電力が増大する。
【０１７２】
このような場合は、例えば、干渉信号電力の増加を検出した場合やフレーム中に連続して誤りが検出された場合は、一度通信を停止し、ランダム時間経た後、上述した実施例にしたがって通信を再開する。
【０１７３】
また、自グループ以外の干渉信号電力の増加は、受信信号の未使用シンボル領域又は、受信信号レプリカ減算後のパイロットシンボル領域等における平均電力より推定すればよい。
【０１７４】
例えば、周波数使用状況認識部１０８は、干渉電力を観測し、シンボル配置決定部１１２に入力する。シンボル配置決定部１１２は、入力された干渉電力が、予め決定されたフレーム数、例えばＮｉｎｔｆフレーム連続で所定の閾値を超えた場合にはシンボルの配置を一時的に停止する。また、既定数のフレームに連続して誤りが検出された場合も同様に、一時通信を中止し、ランダム時間経た後、上述した実施例にしたがって通信を再開する。例えば、シンボル配置決定部１１２は、予め決定されたフレーム数、例えばＮｆｅｒｒフレーム連続で誤りが検出された場合、シンボルの配置を一時的に停止する。
【０１７５】
上述した実施例においては、ＯＦＤＭ方式を使用する送受信機について説明したが、ＣＤＭＡやＴＤＭＡへの適用も可能である。
【０１７６】
ＯＦＤＭにおけるＩＦＦＴ処理は、各サブキャリアの信号に対して、異なる周期の正弦波を乗算しているが、ここで、これらの系列の代わりに、Ｍ系列やｇｏｌｄ系列などの拡散符号を用いることにより、ＣＤＭＡに適用できる。
【０１７７】
また、ＯＦＤＭではユーザの多重を周波数領域で行っているが、これらを全て時間領域で多重することにより、ＴＤＭＡに適用できる。
【０１７８】
つまり、上述した実施例において、ＣＤＭＡではサブキャリアを拡散符号で識別されるチャネルとし、ＴＤＭＡではサブキャリアを周期的に割り当てられる一定時間とみなすことにより、適用できる。
【０１７９】
また、上述した実施例において、パイロット信号系列は、全ての端末が同じパイロット信号系列を用いるようにしてもよいし、あるいは予め既定された複数のパイロット信号系列からランダムに選択するようにしてもよい。
【０１８０】
また、上述した実施例においては、異なるユーザのパイロット信号を異なるサブキャリアに配置することにより、ユーザ間のパイロット信号を直交化する場合について説明したが、パイロット信号を配置するサブキャリアではなく拡散符号により各ユーザのパイロット信号を直交化するようにしてもよい。
【０１８１】
本実施例によれば、既に通信中のユーザが存在する状況において、他のユーザが通信を開始することを許容する。この際、通信を行っている複数の端末のペアが同期して通信を行い、ユーザ間でパイロットシンボルが直交化され、さらに、新規通信開始ユーザ用のパイロット信号位置を予めヌルシンボルとするフレーム構成を用いる。このようなフレーム構成を用いることにより、既に通信中のユーザが存在する状況で他のユーザが通信を開始した場合においても、通信を開始したユーザの検出を容易に行うことやチャネルの推定精度が劣化することを回避することを可能とする。
【０１８２】
さらに、既に通信中のユーザも、新しく通信を開始するユーザを検出した場合には、使用帯域を減少させるなどの手段を取ることにより、複数のユーザが干渉量を一定以下に抑えつつ同時に通信可能とする。
【０１８３】
また、他のユーザが通信を開始した場合でも、パイロット信号区間では信号の衝突を回避できるため、データ信号の再送時におけるパケット合成を行った場合の受信特性の向上を図ることが可能となる。
【０１８４】
本発明の実施例によれば、複数の送信機が同一の周波数帯域を自立分散的に使用し、かつ遅延の低減及びシステム全体の通信容量を増大させることができる。
【０１８５】
また、本発明の実施例によれば、干渉波が存在する状況においてもチャネル推定精度を改善することができる。
【０１８６】
本実施例においては、一例として１６サブキャリア、空間多重数が４である場合について説明したが、それ以外でもよいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
本発明にかかる送信機および送信制御方法は、特にランダムアクセス型の通信環境において通信を行う移動通信システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１】ＣＳＭＡ／ＣＡ方式における送受信機を示す部分ブロック図である。
【図２Ａ】通信システムを示す説明図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施例にかかる通信システム示す部分ブロック図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる送受信機を示す部分ブロック図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる送受信機を示す部分ブロック図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる送受信機を示す部分ブロック図である。
【図６】フレーム構成を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施例にかかる送受信機の動作を示すフローチャートである。
【図８】フレーム構成を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施例にかかる送受信機の動作を示すフローチャートである。
【図１０】フレーム構成を示す説明図である。
【図１１】フレーム構成を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施例にかかる送受信機を示す部分ブロック図である。
【図１３】フレーム構成を示す説明図である。
【図１４】フレーム構成を示す説明図である。
【図１５】フレーム構成を示す説明図である。
【図１６】フレーム構成を示す説明図である。
【図１７】フレーム構成を示す説明図である。
【図１８】フレーム構成を示す説明図である。
【図１９】フレーム構成を示す説明図である。
【図２０】フレーム構成を示す説明図である。
【図２１】フレーム構成を示す説明図である。
【図２２】フレーム構成を示す説明図である。
【図２３】フレーム構成を示す説明図である。
【図２４】フレーム構成を示す説明図である。
【図２５Ａ】フレーム構成を示す説明図である。
【図２５Ｂ】フレーム構成を示す説明図である。
【図２６】フレーム構成を示す説明図である。
【図２７】フレーム構成を示す説明図である。
【図２８】本発明の一実施例にかかる通信システムにおけるサービスイメージを示す説明図である。
【図２９】本発明の一実施例にかかる通信システムにおけるサービスイメージを示す説明図である。
【図３０】本発明の一実施例にかかる通信システムにおけるサービスイメージを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１８９】
１、１００  送受信機
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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